INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE APATZINGÁN RESIDENCIAS PROFESIONALES EMPRESA Promotora Mexicana Gaitán S.A. DE C.V. (PROMEGA)

NOMBRE DEL PROYECTO Beneficios del manejo de ozono (O3) en cámaras de conservación de aguacate.

ALUMNO De Jesús Sosa Felipe

CARRERA Ingeniería Bioquímica

ASESOR INTERNO Q.F.B. Ayala Pacheco Marco Antonio ASESOR EXTERNO ING. López Ruiz Luis Alberto

Apatzingán Michoacán, Diciembre de 2015

Beneficios del manejo de ozono en cámaras de

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conservación de aguacate

ÍNDICE GENERAL. Tema.

Página.

ÍNDICE DE TABLAS...............................................................................................................................iv 1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 1 Antecedentes .............................................................................................................................. 1 2.

JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................ 2

3.

OBJETIVOS................................................................................................................................... 3

4. REVISIÓN LITERARIA. ..................................................................................................................... 3 4.1. Humedad relativa ................................................................................................................. 3 4.2 Efecto sanitizante. ................................................................................................................. 4 4.3. Método de acción desinfectante del ozono......................................................................... 5 4.4. Toxicología del ozono en el ser humano .............................................................................. 6 4.5. Normativa - Aplicaciones en la Industria de los Alimentos.................................................. 7 4.8. Conclusión ............................................................................................................................ 7 4.

PROBLEMAS A RESOLVER. .......................................................................................................... 8 4.1. Porque nace el proyecto ...................................................................................................... 8 4.2. Que hace actualmente la empresa ...................................................................................... 9 4.3. Que cantidad de ozono se inyecta en la cámara ................................................................. 9 4.4. Como se distribuye el ozono en la cámara ........................................................................ 10 4.5. Conclusión de beneficios esperados .................................................................................. 10

5.

PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS. .................................. 11 5.1. Determinación de presión de O3 en la cámara de conservación. ...................................... 12 5.2. Planta piloto simulación de cámara de conservación ........................................................ 12 5.3. Determinación de índice de maduración de fruto ............................................................. 12 5.4. Evaluar los efectos del etileno con el uso del ozono (O3) .................................................. 12 5.5. Determinación de peso ...................................................................................................... 13 5.6. Determinación de firmeza.................................................................................................. 13

6.

RESULTADOS. ............................................................................................................................ 17 6.1.

Determinación de presión de O3 en cámara de conservación. ..................................... 17

6.3. Diseño de instalación de tubería (precooler 1 y precooler 2)............................................ 21 7.

CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIONES. ..................................................................................... 27 7.1 Recomendaciones ............................................................................................................... 27

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8.

COMPETENCIAS DESARROLADAS Y/O APLICADAS .................................................................. 30

9.

ANEXOS ..................................................................................................................................... 31 Anexo A: A.1 Cálculos para determinar la presión de ozono en la cámara .............................. 31 precooler 2 ................................................................................................................................ 31 precooler 1 ................................................................................................................................ 33 Anexo B: B.1 Registro de concentraciones de ozono que se manipulan en las cámaras de conservación. ............................................................................................................................ 34

10.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y MESOGRAFIA. ................................................................. 38

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ÍNDICE DE TABLAS Tabla.

Página.

Tabla 1. Exposición al ozono – OSHA -Administración de Seguridad y Salud Ocupacional ................ 6 Tabla 2. Registro de O3, T˚, %HR ....................................................................................................... 10 %Materia seca – temperatura de conservación ............................................................................... 10 Tabla 3. Rango permisible de temperaturas en cámaras de conservación de aguacate .................. 10 Tabla 4. Testigos ................................................................................................................................ 14 Tabla 5. Rangos mínimos y máximos de firmeza. ............................................................................. 14 Tabla 6. Datos promega precooler 1. ................................................................................................ 35 Tabla 7. Ozono en precooler 1. ......................................................................................................... 36 Tabla 8. Temperatura en precooler 1. .............................................................................................. 36 Tabla 9. Porcentaje de humedad relativa en precooler 1 ................................................................. 37 Tabla 10. Promedio máximo y mínimo precooler 2. ......................................................................... 37

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1. INTRODUCCIÓN El ozono (O3) es un potente oxidante y esterilizante, utilizado desde hace muchos años para desinfectar el agua en plantas potabilizadoras. Empleado en bajas concentraciones y corto tiempo de contacto, es muy eficaz para inactivar bacterias, hongos, esporas y virus. Actualmente se utiliza en la industria agroalimentaria, principalmente como sustituto del cloro en el agua de lavados y desinfección de materias primas, también como gas desinfectante del aire en cámaras de refrigeración. (Palou, L. et al., 2002) El ozono (O3), es una molécula compuesta por tres átomos de oxígeno, se forma al disociarse los 2 átomos que componen el gas de oxígeno, cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3). El ozono se puede generar artificialmente mediante un generador de ozono. (Von Marum, C. 1785, Shobein, J. 1840, Soret, O. et al., 1863) Antecedentes Algunos estudios reportan numerosos beneficios asociados con el efecto del ozono, además del control de podredumbres durante la conservación (Palou, L. et al., 2002), la capacidad del ozono para destruir el etileno presente en el aire es lo que supone un importante beneficio en la conservación de algunos productos sensibles al efecto del etileno (Dickson, R. et al., 1992; Liew, C. y Prange, R. 1994; Pinilla, B. et al., 1996). En bananas mantenidas en una concentración de ozono entre 30 y 90 ppm, se acelera la respiración (OZONET, 2002) y elevadas concentraciones de ozono provocan en las plantas un aumento en la producción

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de etileno como respuesta al estrés (Schlagnhaufer, C. et al., 1997). El ozono a elevadas concentraciones puede ser dañino también para humanos (APC, 2002).

2. JUSTIFICACIÓN Actualmente en la conservación de aguacate en la ciudad de Uruapan Michoacán la empresa promega exportadora de aguacate, se observan grandes problemas de maduración, proliferación de enfermedades y daños físicos en cámaras de conservación, se desconocen los principales beneficios del efecto del ozono en él aguacate, tales como prolongar su vida de anaquel y reducir el índice de enfermedades. Son problemas que impiden que el personal pueda realizar una buena tarea con el manejo del ozono, a quienes se les dificulta asimilar los beneficios y su control. Los daños en el aguacate tienen relación directa con la dosificación óptima de ozono, es por eso el interés en las modernas tecnologías de conservación. Este panorama podría ser mejorado en general poniendo en práctica el método de inyección de ozono en contacto con el aguacate; con el objetivo de crear una base de resultados de máximos y mínimos de concentraciones de O3; los benéficos serán la prolongación de vida del fruto que será esencial el conocer sobre la dosis de ozono; que para corroborar se manipularan un sensor y generador de ozono para su obtención de concentración óptima en las cámaras de conservación. Es posible ofrecer un respaldo científico para poder demostrar los beneficios al fomentar la inyección de ozono, pues se estimularía el buen manejo del fruto para su posterior exportación, promoviendo los beneficios del (O3) en cámaras de conservación de aguacate.

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Si se logra este respaldo científico sería posible reducir significativamente estas dificultades de maduración en el fruto, se reduciría una maduración acelerada y enfermedades de postcosecha, estableciendo un programa dirigido hacia la empresa promega sobre requerimientos dentro de la cámara y beneficios.

3. OBJETIVOS. 

Objetivo general

Encontrar la dosificación adecuada de ozono que permita retardar la maduración y reducir la carga microbiana en una cámara de conservación. 

Objetivos específicos 1. Reducir el índice de maduración en el fruto del aguacate. 2. Determinar la relación de ozono-etileno que se produce con las diferentes dosis de ozono utilizadas. 3. Determinar la influencia de la humedad relativa en relación a la dosis de ozono 4. Reducir la proliferación de enfermedades y daños físicos. 5. No alcanzar concentraciones de ozono altas en el aguacate para su consumo

4. REVISIÓN LITERARIA. El ozono debido a sus propiedades oxidantes, puede ser considerado como uno de los agentes reductores microbianos más rápidos y eficaces que se conoce. 4.1. Humedad relativa El ozono trabaja mejor a temperaturas más frescas y humedades relativas altas de 85 a 95%), en algunas ocasiones como un factor de maduración temprana en distintos frutos, Reporte final de residencias profesionales

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debido al elevado contenido de agua del mismo en combinación con la atmosfera; pero con presencia de ozono y humedad relativa alta se puede trabajar adecuadamente, actualmente en dicha cámara de conservación de la empresa promega se manipulan humedades de 76.9 a 91.2 %. Se utiliza para eliminar lo más rápido posible, el calor de los frutos, después de la recolección, retardando los procesos de maduración y limitando, la aparición de algunas alteraciones fisiológicas. Es una técnica necesaria, para productos destinados a una conservación media o larga. Para reducir las pérdidas de humedad, los productos deben ser adecuadamente pre-enfriados antes del transporte. Junto a la temperatura, la humedad relativa ejerce una fuerte influencia sobre la conservación de alimentos almacenados en frío. La pérdida de peso por evaporación disminuye a medida que la humedad relativa del aire aumenta en el almacén. Una humedad relativa del 100% significa un ambiente saturado a una temperatura específica, cuando la humedad alcanza éste valor se produce condensación lo que genera que en ocasiones pueda alterar el fruto de manera fisiológica (Crisosto, C. et al., 1999). 4.2 Efecto sanitizante. Es quizá la propiedad más importante del ozono, y por la que más aplicaciones se le atribuyen. El efecto sanitizante del ozono es de amplio espectro, eliminando a la mayoría de los microorganismos presentes como es sabido, es muy amplio.

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Los microorganismos permanecen muchas veces sobre todo tipo de superficies, en todo tipo de fluidos, o bien flotan en el aire asociados a pequeñas motas de polvo, o minúsculas gotas de agua en suspensión. Los microorganismos frecuente son responsables de la transmisión de todo tipo de enfermedades contagiosas, especialmente en sitios cerrados donde hay gran número de personas, y el aire se renueva muy lentamente. (Liew, C. y Prange, R. 1994; Sarig, P. et al., 1996) 4.3. Método de acción desinfectante del ozono La molécula de ozono es muy inestable y tiende a volver a su forma original (O2). El átomo extra de oxígeno se desprende de la molécula de ozono y se enlaza (proceso oxidativo) con cualquier componente orgánico e inorgánico. El tratamiento con ozono retrasa la maduración de muchos vegetales, lo que permite la prolongación de su vida útil. Esto se debe principalmente a la acción del ozono sobre el etileno (H2C=CH2), compuesto orgánico que actúa en el inicio de la maduración de frutas y verduras. Debido al alto poder oxidante del ozono, reacciona con este transformándolo en dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), a través de las siguientes reacciones: H2C+O3 →

H2C-O-H2C+O3

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→

CO2+H2O

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Cabe destacar que el óxido de etileno (C2H4O), producto de la primera reacción, es un eficaz inhibidor del crecimiento de microorganismos, por lo cual se mantienen las cámaras desinfectadas. La inactivación de microorganismos por O3 es un proceso complejo dado que el átomo de oxigeno liberado reacciona con un gran número de constituyentes celulares: proteínas, lípidos insaturados y enzimas respiratorias de las membranas celulares, en cubiertas de esporas y capsides de virus. 4.4. Toxicología del ozono en el ser humano Como el ozono es un oxidante fuerte, reacciona con el tejido humano, en particular en los pulmones, lo que produce dificultades para respirar, los ojos y la nariz también se ven afectados. La OSHA ha establecido límites en la concentración de ozono, para los ambientes de trabajo, los cuales se presentan a continuación en la Tabla 1. Exposición

Limite

Olor detectable tos/irritación 8 min 1 min Limite OSHA 8 hr Limite OSHA 15 min Concentración mortal en < 1min

0.01-0.05ppm 1 ppm 1 ppm 0.01 ppm 0.03 ppm 10,000 ppm

Tabla 1. Exposición al ozono – OSHA -Administración de Seguridad y Salud Ocupacional

Los Síntomas de una exposición excesiva al ozono pueden provocar somnolencia, dolores de cabeza, ojos e irritaciones respiratorias.

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4.5. Normativa - Aplicaciones en la Industria de los alimentos En 1997 la U.S. Food and Drug Administration (FDA) reconoció al ozono como GRAS (Generally Recognized As Safe) para su utilización en contacto con alimentos. No obstante fue en 2001 cuando este organismo dio su fallo definitivo, y aprobó la normativa del uso de ozono como aditivo de alimentos, durante su procesamiento o almacenamiento. Sin embargo muchas industrias ya habían comenzado a investigar las aplicaciones de este gas, e incluso las habían puesto en práctica. Por esto, actualmente existen procesos de limpieza y desinfección, así como técnicas de conservación, en los más diversos sectores alimentarios que incluyen al ozono, los cuales son sumamente efectivos y presentan importantes ventajas. (Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH); 1999). En cuanto a su ficha toxicológica, el ozono está clasificado únicamente como agente irritante en aire, no estando clasificado como carcinogénico. Se refiere exclusivamente a sus concentraciones en aire, es decir, a los problemas derivados de su inhalación, que dependen de la concentración a la cual las personas están expuestas, así como el tiempo de dicha exposición. La normativa emitida por La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda una concentración máxima de ozono en aire de 0.05 ppm, para público en general. 4.8. Conclusión En base a los puntos anteriores se pretende como objetivo principal, encontrar los beneficios de ozono (O3). Según los resultados obtenidos, la aplicación del ozono en

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postcosecha de frutas y hortalizas puede llegar a ser una importante herramienta a utilizar como complemento a los sistemas tradicionales de conservación; sin embargo posteriores investigaciones son necesarias para estudiar sus efectos sobre los parámetros fisiológicos relacionados con la calidad del aguacate.

4. PROBLEMAS A RESOLVER. Determinar las concentraciones óptimas de ozono en las cámaras de conservación del aguacate que permitan disminuir el proceso de maduración, Obtener las medidas de las cámaras para para realizar los cálculos de dosificación de ozono en el interior de la cámara que inhiban la producción de etileno la pronta maduración del fruto y a su vez controlar el porcentaje de humedad evitando la condensación de la misma disminuyendo o impidiendo la proliferación de hongos. 4.1. Porque nace el proyecto Surge a través de la necesidad de la empresa, de ofrecer un producto de calidad para el consumidor, intereses económicos (inversiones, mejoramiento de las ganancias o de los procesos de producción, intereses personales (curiosidad científica, percepción de un problema aún no resuelto, desarrollo profesional como investigador), El querer prolongar el tiempo de vida del fruto y reducir la proliferación de contaminantes, implementándose el uso de generadores de ozono en cámaras de conservación de aguacate en combinación con aire; y el conocer

el efecto del ozono en el aguacate como

antioxidante.

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4.2. Que hace actualmente la empresa Únicamente se tiene el conocimiento de que el ozono si tiene un efecto benéfico para el aguacate dentro de la cámara en combinación con atmosferas controladas. El sistema que se sigue es inyectar ozono en las distintas cámaras existentes para su conservación, llevando un control de temperaturas de la cámara y de la pulpa del fruto; en base a resultados de porcentaje de la materia seca se toma en cuenta el rango de temperaturas con que se debe someter el aguacate, también de igual forma se registra el porcentaje de humedad relativa que siempre es aleatoria oscilando en el rango de 76.9 a 91.9%. Se toman las medidas de concentración de ozono mínimo dos veces al día sin embargo con regularidad se registran concentraciones diferentes para cada cámara donde podría intervenir varios factores. 4.3. Que cantidad de ozono se inyecta en la cámara En base a registros propios y del personal del cuarto frio, las concentraciones promedio de ozono oscilan en el rango de 0,01 a 0,04 ppm. Las cuales se muestra en la tabla 2. No se tiene un rango de ozono exacto de acuerdo a la temperatura y humedad relativa dentro de la cámara, es por ello las variaciones de concentración de ozono que podrían ser factor a tomar en cuenta, por ejemplo las distintas formas de maduración en las cámaras; como también podría ser las medidas volumen de la cámara para así conocer con precisión el efecto que ejerce el ozono dentro de la cámara de conservación.

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Control de ozono (O3), temperaturas (T), porcentaje de humedad relativa (%HR) Hora (hr) 8:00 am 8:00 am 8:00 am 8:00 am 8:00 am 8:00 am

Cámara Precooler 1 Precooler 2 Precooler 3 Nacional 4 Nacional 5 Hold

Ozono 03 0,03 0,02 0,06 0,02 0,01 0,04

T˚F 42 41,7 41,3 41,9 41,5 42,3

%HR 91 78,1 83,6 94,3 92,5 85,3

Tabla 2. Registro de O3, T˚, %HR

%Materia seca – temperatura de conservación % Materia seca

T˚F

21-23% 23-26% 26-30% >30%

45 42 40 38

Rango permisible 44 41 39 37

mínimo Rango máximo permisible 46 43 41 39

Tabla 3. Rango permisible de temperaturas en cámaras de conservación de aguacate

4.4. Como se distribuye el ozono en la cámara Se distribuye por medio de instalación de tuberías desde el techo, pero su punto de salida se ubica en la parte inferior de la cámara contando con cuatro salidas de ozono en cada cámara conectadas por medio de tubos, La distribución de ozono se da de forma continua y automatizada. 4.5. Conclusión de beneficios esperados Los beneficios más importantes en las operaciones de almacenamiento es la reducción sustancial de producción de enfermedades y daños físicos en la superficie del fruto. Disminución de la proliferación de hongos causantes de pudriciones, desinfección de la cámara, oxidación del compuesto etileno, la cual retardara la maduración de los frutos y servirá en su prolongación de vida.

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Los beneficios es la prolongación de vida en el aguacate al entrar en contacto con O3, reducir el índice de enfermedades, daños físicos y mecánicos. Esto es principalmente porque la puesta en marcha de esas actividades e iniciativas provoca que los clientes se vuelvan más leales y se incrementen las ventas al ofrecerles un producto de calidad en el mercado. Además, hace que los empleados desarrollen una visión positiva de su lugar de trabajo, lo que los hace sentirse más confiados, aumentando así la disposición que tienen hacia el trabajo y por consiguiente siendo más productivos. Toda la cadena de valor de la empresa se ve beneficiada porque su imagen mejora y esto da como resultado que sea más fácil captar nuevos clientes y entrar en nuevos mercados, con eso toda la empresa y toda su cadena de valor. Por esas razones antes mencionadas podemos deducir que a medida que pase el tiempo el modelo de gestión más importante será aquel que garantice y pueda demostrar que es económicamente eficiente y obtenga la aprobación o visto bueno del cliente.

5. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS. El objetivo primero y fundamental de la investigación es el de proporcionar la información necesaria sobre la dosificación optima de ozono en cámaras de conservación con aguacate, así como construir una concepción de la realidad que integre a la vez el conocimiento y la valoración de la misma. Tal información fue proveniente de una simulación de cámara planta piloto, tomando en cuenta los factores de temperatura, humedad y ozono.

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5.1. Determinación de presión de O 3 en la cámara de conservación. Se realizaron los distintos cálculos matemáticos para cada cámara de conservación, tomando en cuenta la capacidad de la cámara para poder obtener la presión ejercida por el ozono mediante la tubería instalada en el interior de la cámara y el rendimiento con que se está trabajando. (Valla al capítulo 9 Anexos - Anexo A: A.1 pág. 31) 5.2. Planta piloto simulación de cámara de conservación Se simulo una cámara de conservación, a nivel planta piloto, para obtener información sobre un determinado proceso físico, que me permita determinar si el proceso es técnica y económicamente viable, así como establecer los parámetros de operación óptimos de dicho proceso como son la temperatura, humedad, ozono y tiempo; la planta piloto elaborada tiene unas dimensiones de 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 ∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 ∗ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 = 100𝑐𝑚 ∗ 72𝑐𝑚 ∗ 47𝑐𝑚, con un capacidad de volumen de 0,33m3, mientras que la cámara real tiene un volumen de 283,40m3 y unas dimensiones de 924,25𝑐𝑚 ∗ 786,25𝑐𝑚 ∗ 390𝑐𝑚 5.3. Determinación de índice de maduración de fruto Con el objetivo de simular unas condiciones de conservación lo más favorables posibles, una parte de la fruta será recolectada de diferentes lotes, se dividirá en frutos con ozono y frutos sin presencia de ozono en las cámaras de conservación. 5.4. Evaluar los efectos del etileno con el uso del ozono (O 3 ) El efecto del ozono sobre la cicatrización del aguacate se determina mediante frutos con rozamiento en el proceso de empacado hasta llegar al almacenamiento en frio y ozono, donde se rozara el aguacate simulando unas condiciones lo más desfavorables en la

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epidermis vegetal para analizar con que calidad cicatriza el tejido con presencia de ozono en cámara y con ausencia de ozono para comparar su efecto. 5.5. Determinación de peso La pérdida de peso se determinara sobre frutos por tratamiento, expresándose el resultado como porcentaje de pérdida de peso respecto del peso inicial. 5.6. Determinación de firmeza La firmeza de la fruta proporciona un valioso índice para la determinación del periodo más oportuno para recoger la fruta y una ayuda durante la conservación en cámaras a través del control de la marcha de la maduración (enternecimiento de la pulpa). Consta de la selección de frutos al azar pero también es importante que la fruta seleccionada esté completamente sana, para eso se le hizo un muestreo de materia seca para tener frutos de calidad los cuales debían contener un porcentaje mayor de 21% de materia seca, esto servirá para trabajar con aguacate de exportación ya que es el que tiene mayor exigencia en el mercado y no presente ningún tipo de problema específico debido a algún ataque de plaga o enfermedad o a algún daño físico que hayan podido alterar el proceso normal de maduración. Testigos en cámara, con presencia de ozono 0.01ppm Huerto

Lote

Fecha

Firmeza (kg - gr)

Los pinos

1

25/sep./2015

42.5

Los pinos

2

25/sep./2015

43

Los pinos

1

16/oct./2015

42

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conservación de aguacate

Los pinos

2

16/oct./2015

41

Los pinos

1

30/oct./2015

39.5

Los pinos

2

30/oct./2015

38.7

Tabla 4. Testigos

Rangos de firmeza de la fruta en la pulpa, para la determinación del periodo más oportuno durante la conservación frigorífica a través del control de la marcha de la maduración y enternecimiento de la pulpa. Mínimo (Kg – gr)

Máximo (kg – gr)

Etapa de maduración

4

14

Maduro

14

24

Segunda

etapa

de

maduración 24

36

Primera etapa de maduración

36

44

Optimo

Tabla 5. Rangos mínimos y máximos de firmeza. Ilustración 1.- Determinación de firmeza

Muestreo de firmeza con un penetrometro tomando distintos frutos. Reporte final de residencias profesionales

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Ilustración 2.- Valoración de las distintas pulpas

Pulpas internas de los distintos lotes tomados pero del mismo huerto (Los pinos). Se toman distintos frutos de cada lote que entra para verificar la variacion de la madurez postcosecha, se le realiza esta prueba durante su llegada cortando a la mitad el fruto para revisar el interior de la pulpa para posteriormente dejar testigos de fruto en la camara de conservacion durante periodos difernetes de tiempo de hasta un mes y volver a revisar el efecto que tienen las atmosferas controladas en combinacion con ozono en la maduracion de la pulpa.

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Ilustración 3.- Frutos testigos en cámara de conservación

Las muestras de aguacate fueron conservados en cámara de conservación con presencia de ozono directa, por un tiempo determinado de 3 semanas en el primer muestreo y luego después de 5 semanas se hizo el segundo muestreo, para tener el seguimiento de maduración y conocer su maduración posterior, donde se nota considerablemente que tiene un benéfico prolongamiento de vida del fruto. Ilustración 4.- Efecto de cicatrización

Para conocer el efecto del ozono en la cicatrización del aguacate se realizó el rozamiento forzado, con el fin de simular el rozamiento que ocurre durante el proceso de empacado en

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la máquina, se tomaron distintos aguacates con el de fin obtener un resultado más verídico, y si realmente el ozono ayuda en cicatrizar el tejido vegetal, que por causas de rozamiento acelera el proceso de maduración y en ocasiones pudrición. Ilustración 5.- Cicatrización con efecto de ozono

Posteriormente se analizó la cicatrización en distintos sitios para el reconocimiento de cicatrización algunos frutos fueron colocados en la cámara en contacto con el ozono y otros en el exterior de la cámara sin concentración de ozono, y se obtuvo que el aguacate dentro de la cámara en contacto con ozono y atmosferas controladas tiende a cicatrizar más lento pero de manera más adecuada. Sin embargo los que estuvieron en el exterior de la cámara sin presencia de ozono tiende a cicatrizar con mayor rapidez en comparación con los otros testigos, pero una cicatrización inadecuada en cuanta a calidad de textura.

6. RESULTADOS. 6.1. Determinación de presión de O 3 en cámara de conservación. A continuación se muestra un croquis de la cámara de conservación, donde se encuentran anotadas las diferentes dimensiones que tiene como son el largo, ancho y altura del interior; Reporte final de residencias profesionales

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para poder facilitar la dosificación y presión ejercida de ozono con el fruto, donde cada medida se muestra con un color diferente para poder denotar la simbología del croquis. Ilustración 6.- Croquis de cámara de conservación

Hold Export Altura (h) = 6.15m

Cubo

Precooler 2

Precooler 1

Altura= h = 3.90

h = 3.90

h = 3.90

Simbología de medidas de largo y ancho de la cámara 1273,5cm = 12,73m 924,25cm = 9,2425m 2199,25cm = 21,9925m 2100cm = 21m 878,5 cm = 8,785m 786,25 cm = 7,8625m 432,25 cm = 4,3225m

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En base a las concentraciones que se manipulan en la cámara de conservación se tomaron distintos resultados de muestras de temperatura, humedad relativa y concentración de ozono; lo que permitió calcular una concentración promedio de ozono en el interior de la cámara para una mayor eficiencia en conservación de aguacate. Se simuló una planta piloto de la cámara, con el objetivo de identificar la concentración adecuada de ozono en el interior, lo que se hizo fue con un equipo de ozono Sonozaire Odor Neutralizar Model 115A inyectar ozono a 5.33 ppm; en la cámara piloto que tiene un volumen de 0.3384 m3 colocando una salida en la cámara en la cual se colocó un sensor de ozono Gasman O3 dando como resultado que en entre un lapso de tiempo que oscila entre 15 y 20 minutos para el llenado completo de la planta piloto y se mantuviera constante la concentración de ozono, ya que la cámara piloto cuenta con una capacidad de volumen = 0.3384 m3; .Por lo tanto si en 15 minutos se abarca 0.33m3 con una inyección de ozono a 5.33 ppm, y la cámara real tiene un volumen de 286 m3, se añadieron 9 entradas de inyección de ozono por medio de tuberías

concentraciones de O3 cada una con

concentraciones de 5.33 dio como resultado una concentración de 47.97ppm dando como resultado una infestación en el interior de la cámara real en 23:30 hrs. Donde se ingresaron aguacates para probar la duración de vida útil a dicha concentración; obteniendo como resultado un aguacate de color, peso, cicatrización, y firmeza de pulpa y reduciendo notablemente el pudrimiento de aguacate. Por lo tanto la concentración de ozono en la cámara varía de acuerdo a la cantidad de fruto que exista en el interior.

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En base a los resultados obtenidos en la planta piloto se realizaron cálculos para poder observar que la concentración de ozono se mantuviera constante en las distintas cámaras (precooler 1, precooler 2 y Hold); para que pueda ser identificada de manera más fácil y sea eficiente el ozono en las cámaras se planteó una instalación de tubería por donde se conduce el ozono con medidas de2 y 1pulgadas de tubería pvc- (Policloruro de vinilo) Ilustración 7.- Simulación de planta piloto a concentración de 5.33 ppm de ozono

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Cálculos de llenado de cámaras en base a concentraciones y tiempo. En la ilustración 6. se calculó el tiempo que el ozono tardara en saturar la cámara con una concentración constante de 5.33 ppm tomados los factores tiempo en hora, día y semana; hasta alcanzar la capacidad real de la cámara precooler 1 y precooler 2. 6.3. Diseño de instalación de tubería (precooler 1 y precooler 2). O3

O3

En base a los volúmenes de la cámaras se rediseño la instalación de tubería por donde fluye el ozono para tener mayor eficiencia de ozono en el interior de la cámara aumentándose las salidas de ozono y cambiando las posiciones de salida; al aumentar las salidas de ozono también aumento la concentración dentro de la cámara; obteniendo mejor rendimiento en cuanto al modo de acción del ozono al entrar en contacto con el aguacate, debido a el posicionamiento de ozono a diferentes niveles de altura, ya que el ozono actúa de manera

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in-situ y le es difícil penetrar las cajas y después en el aguacate, por ello implica facilitar al ozono su modo de acción de esta manera. Los resultados obtenidos en una atmósfera ozonizada en cámara de conservación, se pueden resumir en los siguientes: 

Carencia de hongos y enfermedades



Conservación más prolongada.



Conservación del peso inicial.



Mejor calidad interna.



Buena apariencia externa.



Pocas mermas por deterioro.



Síntesis de etileno con ozono (explicación) O2

1

H2C=CH2+O3 Reactivos 

O2

O

O

2

X

H2C-O-CH2+O3 Productos

Y

3 CO2+H20 Producto final

1.-Es la reacción de un alqueno con una molécula de ozono. El etileno está conformado por un doble enlace entre carbono y carbono en combinación con el ozono, que es producido de manera natural por el fruto después de la cosecha en el interior de la cámara de conservación que se encuentra suspendido en el ambiente. Al reaccionar el etileno con el ozono rompe la molécula de etileno retrasando el proceso de maduración, ya que el proceso de maduración necesita de

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la presencia de oxígeno en su estado natural y sin embargo se lleva una reacción anaerobia (sin presencia de oxígeno en la reacción principal) que es sustituida por una molécula de ozono. 

X, Y.- Las dos flechas con direcciones opuestas indica que es una reacción reversible que se va estar sintetizando en un ciclo los mismos productos finales.



2.- El óxido de etileno (H2C-O-CH2), producto de la primera reacción al romperse la molécula de etileno de enlaces dobles a enlaces simples de carbono a carbono, es un eficaz inhibidor del crecimiento de microorganismos, por lo cual se mantienen las cámaras desinfectadas, esto quiere decir que no únicamente se retrasa el proceso de maduración si no que a su vez mantiene la cámara libre de microrganismos que flotan en el aire asociados a pequeñas partículas de polvo, minúsculas gotas de agua en suspensión .



3.- Esto se debe principalmente a la acción del ozono sobre el etileno (H2C=CH2), compuesto orgánico que actúa en el inicio de la maduración de frutas y verduras. Debido al alto poder oxidante del ozono, reacciona con este transformándolo en dióxido de carbono que es un proceso exotérmico que quiere decir que es liberación de energía en forma de calor que es producida por el aguacate, ya que el aguacate después de su cosecha hasta cuando llega al empaque durante proceso se aclimata al exterior a una temperatura alta y es por ello que cuando se llega al punto del almacenamiento en cámara de pre-enfriamiento o enfriamiento sufre el proceso de exudación, quiere decir que el aguacate respira oxígeno y libera (CO2) y (H2O) en

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forma de humedad que rodea la epidermis vegetal del fruto; debido a que proviene de una temperatura diferente a la de almacenamiento. Crisosto, C.H.; Palou, L.; Garner, D.T.; Smilanick, J.L.; Zoffoli, J.P.; Adaskaveg, J.E.; Teviotdale, B.L. 1999 Ilustración 8.- Vista interior de la cámara con aguacate.

Existe una relación inversa entre la tasa respiratoria y la vida de anaquel. Aquellas frutas que respiran más, tienden a mostrar una vida más corta. El proceso respiratorio es exotérmico y se libera una cantidad apreciable de energía en forma de calor. Durante la respiración el fruto pierde peso debido a los procesos metabólicos.

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Para lograr que el aguacate tenga una vida de anaquel aceptable es factible manipular variables externas, siendo la temperatura de almacenamiento la más empleada para la remoción del etileno en combinación con ozono, manipulación de la temperatura lo más bajo posible dentro del rango. (Pinilla, B.L.; Álvarez, M.; Godoy, P. 1996) A continuación se enlistan los datos de ozono, temperatura y húmedad relativa permitidos como máximos y mínimos basados en muestras que se realizaron con la ayuda de una cámara piloto, generador de ozono, y un sensor de O3 Promedio Promedio Promedio Máximo Máximo Máximo Mínimo T Hr T Hr O3 03 O3 0.01796875 41.7515625 86.7953125 0.05 45.4 91.9 0.01

Mínimo T 39.1

Mínimo Hr 76.9

Promedio, Maximo y Minimo Precooler 1 100

91.9 86.7953125

90

76.9

80 70 60 50

45.4

41.7515625

39.1

40 30 20 10 0.01796875

0.05

0.01

0 Promedio promedio(T) Promedio Maximo 03 Maximo T Maximo Hr Minimo O3 (O3) (Hr)

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Minimo T

Minimo Hr

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Promedio O3 0.01565

Promedio Promedio T˚F %Hr 42.1368421 86.9857143

Máximo 03 0.07

Máximo %Hr 93.7

Mínimo O3 0.01

Mínimo T˚F 39.6

Mínimo %Hr 60.1

Promedio, Maximo y Minimo Precooler 2 100

93.7 86.9857143

90 80 70

60.1 60 50.3 50

42.1368421

39.6

40 30 20 10 0.07

0.01565

0.01

0 Promedio O3 PromedioT˚F Promedio %Hr

Maximo 03 Maximo T˚F Maximo %Hr Minimo O3 Minimo T˚F Minimo %Hr

De acuerdo a los datos obtenidos durante un lapso de tiempo de temperaturas, humedades y concentraciones de ozono diferentes, se puede calcular el promedio óptimo de ozono, y a qué condiciones se trabaja mejor el ozono en combinación con la temperatura y humedad evaluando que efecto es mayor en el fruto de acuerdo a la concentración de ozono inyectada en la cámara

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7. CONCLUSIÓN Y RECOMENDACIONES. El ozono redujo la proliferación drástica de hongos e impidió el desarrollo que se observó en los frutos control, en las condiciones ensayadas de maduración. Estáticamente el ozono actúa como catalizador, haciendo participar en su acción a todo el oxígeno del aire de la cámara, siendo el mismo, el oxígeno activado, después de su acción, y vuelve a ser oxígeno atmosférico, mediante pruebas de firmeza al fruto para el control de la madurez se muestreo el aguacate que fue conservado en cámara con ozono que prolongo considerablemente la maduración del aguacate. Los aguacates control “ambiente” que se tomaron de diferentes áreas de producción como: volteadora, rodillos, cepillos y carritos. Alcanzaron un almacenamiento máximo de 16 y 18 días. Ya que después de este periodo presentaron una pérdida de firmeza muy elevada y peso una contaminación notable (pudrición). El otro muestreo de aguacate fue en la cámara de ozono, mantuvo textura comercial tras 35 días a 5˚C de conservación más 20 días a 20˚C. La concentración de ozono optima en aguacate oscila entre 0.01-1ppm en cámara control hold y 1-3ppm en cámaras de precooler1 y 2, lo que consiste en una impregnación adecuada de ozono en el fruto y detectable por el personal de 0.03 ppm de O3. 7.1 Recomendaciones Tener en cuenta que la humedad varía con la carga de la fruta presente. Manteniendo constante la cantidad de gas suministrada por el generador, la concentración real en el

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interior de la cámara aumenta considerablemente si disminuyen los kilos de aguacate, la temperatura o la humedad relativa. La implementación del sistema de generación de ozono debe incluir, un analizador de ozono para medir concentraciones de forma continua. Para ello la ventilación o control de la velocidad del aire de la cámara de almacenamiento es importante para el mantenimiento de una humedad relativa uniforme y no permitir una humedad saturada de 100%, y mantener una cámara desinfectada y que no rebase el promedio máximo de humedad que es 95% de hr. La velocidad de la circulación del aire influye, en el ritmo de desecación del alimento. Si no se proporciona ventilación adecuada, el alimento almacenado en zonas de humedad alta puede sufrir la descomposición. Preenfríado 10 pallets ventilador pleno

En esta imagen se muestra como es el acomodo de los pallets dentro de la cámara, para así mismo hacer que el ventilador absorba por el túnel el calor del fruto en su llegada y evitar una variación de temperatura y humedad antes de añadir el ozono.

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Ilustración 9.- Túnel de preenfríado para 12 pallets

Se recomienda la modificación de instalación en la tubería por donde se conduce el ozono en las bajadas de tubería de ½ pulgada Policloruro de vinilo (PVC) y salidas con agujeros de 3/16 pulgadas; únicamente retirar dicha instalación. Ya que la capacidad de la cámara precooler 2 es de 286.2864m3 y si se inyectan 9 tuberías con ozono a concentraciones que varían entre 5.33 – 5.38 ppm daría como resultado una concentración próxima a los 48 ppm O3, lo que mantendría una cámara ozonizada completamente alrededor de 23:30hr. Otro factor que parece sencillo, pero contribuye para una ozonización adecuada es el cerrado de las puertas por un tiempo determinado, y en combinación con una concentración de ozono mayor, temperaturas bajas permitidas, buena ventilación para no saturar la fruta de humedad, se lograra ozonizar las cámaras en un aproximado de un día,

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como se mencionó anteriormente, con lo que se plantea el retardar el proceso de maduración conlleva gastos de instalación mínimos, pero la ventaja será que reducirá el tiempo de trabajo de los generadores de ozono, que el efecto benéfico será un menor gasto de energía a largo plazo y al reducir el gasto de energía lógicamente se tendrá también menor gasto económico para el empaque promega alcanzando los objetivos planteados del proyecto.

8. COMPETENCIAS DESARROLADAS Y/O APLICADAS Competencias Instrumentales Es importantísimo ser capaz de crear documentos completos, legibles, técnicamente correctos. Para ello hay que leer y corregir los documentos producidos ayudándole a elegir el proceso adecuado, a crear un texto homogéneo, incluso en el caso de partir de información documental ser capaz de tomar decisiones de manera razonada. Adquirir y utilizar con fluidez un buen lenguaje, tanto oral como escrito, siendo riguroso en las explicaciones. Conocer y utilizar la terminología usual de los temas a resolver. Saber desarrollar una argumentación y exponerla de manera adecuada. Competencias interpersonales Tareas en equipo, ser capaz de presentar en público una solución a un problema planteado y mantener un debate con el resto del equipo de trabajo sobre la problemática, para así buscar la mejor solución especialmente aplicable a los problemas de maduración en el fruto que orienten hacia la prolongación de su vida útil. Compromiso con el trabajo ya que se

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debe cumplir el plazo de entrega de los trabajos el día acordado con el asesor. También se debe adquirir un compromiso ético. Las competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos, métodos y herramientas vistos en las asignaturas a situaciones y problemas concretos. Capacidad de aprender y aplicar, de forma autónoma conceptos y métodos relacionados con cada asignatura. Motivación por la calidad y por la creatividad, tanto a nivel académico como profesional.

9. ANEXOS Anexo A: A.1 Cálculos para determinar la presión de ozono en la cámara

A través de la fórmula de los gases y el volumen de las distintas cámaras, me permitió calcular la presión de ozono que es ejercida en las cámaras de conservación; que se muestra a continuación dichos cálculos: precooler 2 El fruto del aguacate fue conservado a 5.5˚C = 42˚F con generador de O3 en la cámara, con el fin de conocer el efecto del ozono sobre la calidad del fruto. Después de diferentes periodos de almacenamiento. Presión producida por 100 g como base, contenidos en un volumen de 283409.70 L., a 5.5˚C 

Se calcula primeramente el número de moles (n) 𝑛=

100𝑔 = 2.0833𝑚𝑜𝑙 48𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑂3

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

Después calculamos el volumen de la cámara.



Expresión matemática que relaciona el volumen con las dimensiones.

𝑉 = (𝑙)(𝑤)(ℎ) l = largo de la cámara w = ancho de la cámara h = altura de la cámara Datos: l = 924,25 cm w = 785,25 cm h = 390 cm 𝑉 = (924,25𝑐𝑚)(785,25𝑐𝑚)(390𝑐𝑚) = 283409709.3 𝑐𝑚3 = 283.409709 𝑐𝑚3 𝑣 = 283409709.3𝑐𝑚3 ∗ 1𝐿/1000𝑐𝑚 = 283409.70 𝐿 Datos generales: n= 2.0833 mol R= 0.082 L atm/˚K mol T= 42 ˚F = 5.5 ˚C = 278.65 ˚K V= 283409.709375 L 𝑃 = (2.0833𝑚𝑜𝑙)(0.082 𝐿.∗ 𝑎𝑡𝑚 /(˚𝐾) ∗ 𝑚𝑜𝑙)(278.65. ˚𝐾)/283409.709375𝐿 𝑃 = (47.60194669 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚/(283409.709375 𝐿)) = 0.0001679 𝑎𝑡𝑚 Conversión de atmosferas (atm) a Kilopáscales (Kpa).

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Por lo tanto la presión ejercida en el interior de la cámara precooler 2 es: (0.0001679𝑎𝑡𝑚)(101.325𝐾𝑝𝑎) 1𝑎𝑡𝑚

= 0.017 𝐾𝑝𝑎

De la misma manera que se realizaron los distintos cálculos anteriores fueron realizados los siguientes para obtener la presión ejercida en las siguientes cámaras, donde únicamente se muestra el resultado de las presiones. precooler 1 Datos generales: n= 2.0833 mol R= 0.082 L atm/˚K mol T= 42˚F = 5.5˚C = 278.65 ˚K V= 316661,91375L 𝑃 = (2.0833𝑚𝑜𝑙)(0.082 𝐿.∗ 𝑎𝑡𝑚 /(˚𝐾) ∗ 𝑚𝑜𝑙)(278.65. ˚𝐾)/316661,91375𝐿 𝑃 = (47.60194669 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚/(316661,91375 𝐿)) = 0.0015𝑎𝑡𝑚 Conversión de atmosferas (atm) a Kilopáscales (Kpa) Presión ejercida en el precooler 1: (0.0015032𝑎𝑡𝑚)(101.325𝐾𝑝𝑎) = 0.152𝐾𝑝𝑎 1𝑎𝑡𝑚 𝑃 = (2.0833 𝑚𝑜𝑙)(0.082 𝐿.∗ 𝑎𝑡𝑚 /(˚𝐾) ∗ 𝑚𝑜𝑙)(278.65. ˚𝐾)/164407,5 𝐿 𝑃 = (47.60194669 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚/(164407,5 𝐿)) = 0,0002895 𝑎𝑡𝑚 Presión ejercida en la cámara hold: Conversión de atmosferas (atm) a Kilopáscales (Kpa) (0,0002895 𝑎𝑡𝑚)(101.325 𝐾𝑝𝑎) = 0.02933 𝐾𝑝𝑎 1 𝑎𝑡𝑚

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Anexo B: B.1 Registro de concentraciones de ozono que se manipulan en las cámaras de conservación. Fecha 15/07/2015 16/07/2015 17/07/2015 18/07/2015 20/07/2015 21/07/2015 22/07/2015 23/07/2015 24/07/2015 25/07/2015 27/07/2015 28/07/2015 29/07/2015 30/07/2015 31/07/2015 01/08/2015 03/08/2015 04/08/2015 05/08/2015 06/08/2015 07/08/2015 08/08/2015 10/08/2015

Precooler1 (O3)ppm 0.03 0.05 0.02 0.04 0.02 0.02 0.03 0.01 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 0.03 0.01 0.03 0.01 0.01 0.01 0.03 0.04 0.01 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01 0.03 0.01 0.02 0.01 0.03 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01

Precooler 1 (T˚F) 43.8 43.7 45.4 44.1 42.3 44.8 43.7 43.3 41.2 43.7 41.7 41.7 42 42.9 42.5 41.6 42.3 42.1 42.3 42.7 42.5 41.1 41.9 42.4 41.9 41.4 41.9 42.6 42.3 42.9 41.7 41.7 41.4 40.8 41.7 40.9 40.7

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Precooler1 (%Hr) 80.1 87.1 77.3 88.1 89.3 82 89.1 90.4 81.3 89.4 84.9 89.6 88.3 89.7 90 85.8 89.3 89.9 89.9 84.2 83.9 82.6 89.3 76.9 80.3 83.1 85.1 84.9 85.1 85.4 84.2 88.1 90.1 91.9 88.3 90.1 89.7

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11/08/2015 12/08/2015 13/08/2015 14/08/2015 15/08/2015 17/08/2015 18/08/2015 19/08/2015 20/08/2015 21/08/2015 22/08/2015 23/08/2015 24/08/2015 25/08/2015 promedio máximo mínimo muestras

0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01796875 0.05 0.01 64

42.3 42.3 42 42.8 42.3 41.6 42.3 40.1 41.9 41.4 41.9 41.3 40 41.3 39.8 40.3 39.1 40.3 41.3 40.7 40.3 39.3 39.9 40.3 39.7 39.9 40.1 41.7515625 45.4 39.1 64

90.3 84.1 85.1 89.9 90.1 87.3 90.1 85.3 90.1 83.1 88.3 83.1 89.1 80.1 81.3 88.1 89.1 90.3 87.6 90.3 88.1 83.1 88.1 88.1 89.9 91.1 89.1 86.7953125 91.9 76.9 64

Tabla 6. Datos promega precooler 1.

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Precooler1 (O3) 0.06 0.05

ppm de O3

0.04 0.03 0.02 0.01 0 0

10

20

30

40

50

60

70

50

60

70

Numero de muestras

Tabla 7. Ozono en precooler 1.

Precooler 1(T˚F) 46

Temperatura en ˚F

45 44 43 42 41 40 39 38 0

10

20

30

40

Numero de muestras

Tabla 8. Temperatura en precooler 1.

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Precooler 1 (%Hr) 94

Porcentaje de humedad

92 90 88 86 84 82 80 78 76 0

10

20

30

40

50

60

70

Numero de muestras

Tabla 9. Porcentaje de humedad relativa en precooler 1

Promedio, Maximo y Minimo Precooler 2 100

93.7 86.9857143

90 80 70

60.1 60 50.3 50

42.1368421

39.6

40 30 20 10 0.01565

0.07

0.01

0

Tabla 10. Promedio máximo y mínimo precooler 2.

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conservación de aguacate

10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y MESOGRAFIA. [1]. Palou, L.; Crisosto, C.H.; Smilanick, J.L.; Adaskaveg, J.E.; Zoffoli, J.P. 2002. Efectos Continuos de 0.3 ppm de ozono expuesto fisiológico Rev. 24: 39-48. [2]. Raymond Chang. Química. (7a edición), McGraw Hill, interamericana Editores México: 2002 Pág. 213-220 [3]. Pinilla, B.L.; Álvarez, M.; Godoy, P. 1996.Efecto de ionización en el control frutícola Rev. Frutícola 17:61-64 [4]. Guía

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